1、第三节细胞呼吸能量的转化和利用课标内容要求核心素养对接1说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。2探究酵母菌的呼吸方式。1生命观念结构与功能观：线粒体结构与细胞呼吸的关系。2科学思维分析与综合：分析有氧呼吸的三个阶段，及无氧呼吸与有氧呼吸的异同，理解细胞呼吸的实质。3科学探究根据实验目的，设计探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，实施方案，观察实验结果，得出正确结论。一、细胞有氧呼吸是大多数生物获取能量的主要途径1细胞呼吸(1)概念：细胞呼吸主要是指糖类、脂质和蛋白质等有机物在活细胞内氧化分解为CO2或其他物质，同时释放出能量并生成ATP的过程。(2)特点：细胞呼
2、吸是连续的代谢过程，由一系列生化反应组成，其中每一步生化反应的顺利完成都需要特定的酶参与。(3)类型：生物细胞呼吸包括细胞有氧呼吸和无氧呼吸两类。2有氧呼吸(1)概念：细胞有氧呼吸(aerobic respiration)是指在氧的参与下，细胞内的有机物彻底氧化分解产生二氧化碳和水，同时释放能量，生成大量ATP的过程。细胞有氧呼吸主要发生在线粒体内。(2)过程：第一阶段：又称糖酵解过程。a场所：细胞质基质b是否需要氧参与：不需要c生化反应：C6H12O62丙酮酸(C3H4O3)4H(还原型辅酶I，NADH)少量能量第二阶段：a场所：线粒体基质b是否需要氧参与：不需要氧直接参与c生化反应：丙酮酸
3、在多种酶的催化下，先转化成乙酰辅酶A，再形成柠檬酸，柠檬酸进一步分解。上述过程生成CO2，同时产生大量H并释放少量能量。部分水也参与了这一阶段的反应。d重要性：这一阶段把糖类、蛋白质和脂肪等物质代谢联系起来，也是能量代谢的枢纽。第三阶段：a场所：线粒体内膜b是否需要氧参与：需要c生化反应：24H6O212H2O大量能量(3)以葡萄糖为底物，细胞有氧呼吸的总反应式：C6H12O66H2O6O26CO212H2O能量。(4)意义：细胞有氧呼吸是大多数生物特别是人和高等动植物获取能量的主要途径。二、细胞无氧呼吸也为生命活动提供能量1概念：在无氧或缺氧的条件下，细胞通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分
4、解为乙醇(C2H5OH)和CO2或分解为乳酸(C3H6O3)等物质，同时释放较少能量的过程，被称为无氧呼吸。2场所：细胞质基质。3探究酵母菌细胞呼吸的方式(1)酵母菌细胞呼吸的方式(2)呼吸产物的检测检测产物试剂现象CO2澄清石灰水石灰水变混浊CO2溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变为黄绿色酒精酸性条件下的重铬酸钾溶液橙色变绿色(3)实验结论酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。产物4以葡萄糖为底物，则细胞无氧呼吸反应式(1)C6H12O62C2H5OH2CO2能量。(2)C6H12O62C3H6O3能量。5意义：在缺氧的条件下为生物供能。三、细胞呼吸产生能量的利用1细胞呼吸是维持生物体生命活动的基
5、本保证。2细胞呼吸释放的能量，一部分以热的形式散失，一部分主要储存在ATP中，供给生物体的各种生命活动。3ATP为细胞的生命活动提供了动力。4生物体的各种运动，一些生物的放电、发光现象，物质的主动运输，细胞的分裂和生长等，都需要消耗ATP所提供的能量。判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1酒精在中性或酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生灰绿色。()2有氧呼吸全部在线粒体中进行。()3有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP，但第三阶段产生的最多。()4氧气作为反应物参与有氧呼吸的第二、三阶段。()5有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。()6无氧呼吸发生的场所是细胞质基质。()7不同生物无氧呼吸的产物相同
6、。()8无氧呼吸两个阶段都可以产生ATP。()提示：1.酒精在酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生灰绿色。2有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行。34氧气参与有氧呼吸的第三阶段。5有氧呼吸的第二阶段消耗水，第三阶段产生水。67不同生物无氧呼吸的产物不一定相同，如酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳，乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸。8无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。细胞有氧呼吸是大多数生物获取能量的主要途径1有氧呼吸的过程有氧呼吸过程第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜反应物葡萄糖(C6H12O6)丙酮酸(C3H4O3)H2OHO2中间产物乙酰辅酶A、柠檬酸等产物丙酮酸H 少量能量C
7、O2H 少量能量H2O大量能量是否需氧不需氧不需氧需氧产生ATP数量少量(2 mol)少量(2 mol)大量(28 mol)反应式C6H12O62C3H4O34H能量2C3H4O36H2O6CO220H 能量24H6O212H2O能量注意：反应式中左右两边的水不能抵消，原因是左边的水是用于生成H和部分CO2的，而右边的水分子中的氧原子全部来自O2。CO2中的氧原子一半来自C6H12O6，一半来自参与反应的水分子。有氧呼吸中物质的来源及去向分析(1)H产生的阶段：第一、二阶段；被氧化的阶段：第三阶段。(2)葡萄糖的利用：第一阶段。(3)水利用：第二阶段；形成：第三阶段。(4)O2的利用：第三阶段
8、。(5)CO2的产生：第二阶段。2以葡萄糖为底物，细胞有氧呼吸的总反应式反应物中的水用于有氧呼吸第二阶段和丙酮酸在相关酶的作用下反应生成CO2和H，并释放少量能量，产物中的水是有氧呼吸第三阶段H和O2在相关酶的作用下反应生成的，并且释放大量能量，在书写反应式的时候一定不能将其约掉。有氧呼吸过程中的产能及能量利用率(1)产能：(2)能量利用率：葡萄糖有氧分解时，能量利用率为100%34.05%，还有约65.95%的能量以热能的形式散失。1下图是有氧呼吸过程的示意图，表示反应阶段。下列叙述正确的是()A葡萄糖中的大部分能量在阶段释放B阶段所需的酶均分布于线粒体基质中C阶段的进程需要酶的参与D阶段为
9、阶段的顺利进行直接供能C有氧呼吸分为三个阶段，根据有氧呼吸的过程可知，图中分别表示有氧呼吸的第一、二、三阶段。第一、二阶段释放少量能量，形成少量ATP，第三阶段释放大量能量，形成大量ATP，A选项错误；阶段为有氧呼吸第二阶段，此阶段所需要的酶大部分在线粒体基质中，也有少量的酶存在于线粒体的嵴上，B选项错误；阶段为电子传递链，此过程需要酶的参与，参与此过程的酶镶嵌在线粒体内膜上，C选项正确；阶段为放能的过程，不需要阶段提供能量，D选项错误。2如图表示有氧呼吸过程。下列有关说法正确的是()A中数值最大的是B代表的物质名称是氧气C产生的场所是线粒体DCO2中的氧都来自于葡萄糖A图中分别表示有氧呼吸第
10、一、二、三阶段产生的能量，第三阶段产生的能量最多，A项正确；丙酮酸在水的参与下彻底分解为CO2和H，图中表示水，B项错误；产生的场所是细胞质基质，而产生的场所是线粒体基质，C项错误；CO2中的氧一部分来自于葡萄糖，一部分来自于水，D错误。细胞无氧呼吸也为生命活动提供能量1无氧呼吸(1)过程(见下表)项目反应过程场所第一阶段C6H12O62C3H4O34H少量能量细胞质基质第二阶段细胞质基质总反应式C6H12O62C2H5OH(乙醇)2CO2少量能量或C6H12O62C3H6O3(乳酸)少量能量细胞质基质无氧呼吸有以下几个特点：细胞的无氧呼吸是在无氧或缺氧的条件下进行的，以适应不利的环境条件。细
11、胞的无氧呼吸过程中，把有机物不彻底氧化分解，形成不彻底氧化产物。所谓不彻底氧化产物，是指有机物经过无氧呼吸分解后，仍然是一些小分子有机物，如乙醇、乳酸等。释放能量少。因为这个过程没有氧气参与，只依靠细胞内的酶来分解有机物，形成的不彻底的氧化产物中仍储存着大量能量，所以无氧呼吸过程释放的能量很少。(2)意义高等植物在水淹等情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧的环境。人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供应能量。2有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件需要O2、相关酶等不需要O2、需要相关酶等
12、反应场所第一阶段发生在细胞质基质，第二阶段发生在线粒体基质，第三阶段发生在线粒体内膜第一、二阶段均发生在细胞质基质产物CO2、H2O乙醇和CO2或乳酸能量转化有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能和热能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能、热能、不完全氧化分解的产物乙醇或乳酸中的化学能特点有机物彻底氧化分解，释放大量能量有机物不完全氧化分解，释放少量能量相同点实质有机物氧化分解，释放能量，合成ATP的过程意义细胞呼吸为生物体的生命活动提供能量来源；产生中间代谢产物为体内其他化合物的合成提供原料；维持恒温动物的体温联系有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同3.探究酵母菌细胞的呼吸方式(1)实
13、验分析材料分析：酵母菌必须是新鲜的，防止酵母菌因存放时间过长而死亡，导致实验结果不明显。装置分析：a有氧呼吸装置必须持续通入空气，保证氧气充足。b通入甲中A瓶的空气需先通过NaOH溶液的目的是保证进入A瓶的气体中不含有CO2，保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊的CO2完全是由酵母菌有氧呼吸产生的。c乙中B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2完全是由酵母菌无氧呼吸产生的。(2)实验拓展若探究种子的呼吸状况则不必遮光，但需“死种子”作对照。若探究“植株或幼苗”的呼吸状况，应进行遮光处理，以防止光合作用的干扰，同时可设置
14、同种状况但杀死的植株或幼苗作对照。深化探究：1.配制酵母菌培养液时，将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入锥形瓶。(1)先煮沸的原因是什么？(2)为什么要冷却后再加入锥形瓶？提示：(1)煮沸是为了除去其他杂菌，防止其他杂菌的干扰。(2)冷却后再加入锥形瓶是防止高温将酵母菌杀死。2B装置中，为什么要将B瓶封口放置一段时间后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？提示：B瓶刚封口后，锥形瓶中有氧，酵母菌进行有氧呼吸，两瓶产生CO2的速度和量基本相等，所以需将开始产生的CO2排掉；一段时间后，B瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，可确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水，否则会出现两组澄清石灰水混浊程度
15、差不多的情况。1(多选)如图表示细胞呼吸过程中葡萄糖分解的三个途径，下列有关说法正确的是()A催化过程的酶均分布于细胞质基质B过程中均有ATP生成C过程均能发生在酵母细胞中D过程中的二氧化碳产生于线粒体基质中CD为有氧呼吸的第二、三阶段，发生于线粒体中，催化过程的酶分布于线粒体基质和内膜上，A选项错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，有氧呼吸的第二、三阶段都会产生ATP，无氧呼吸第二阶段没有ATP的生成，故过程中均有ATP生成，过程中没有ATP生成，B选项错误；酵母菌为兼性厌氧菌，既能进行有氧呼吸，也能进行酒精发酵，故过程均能发生在酵母细胞中，C选项正确；过程中的CO2是有氧呼吸第二阶段的产物，
16、产生于线粒体基质中，D选项正确。2下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的说法，不正确的是()A酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物B在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母菌的培养液C酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变为黄绿色D酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与重铬酸钾溶液发生反应变成绿色B酵母菌作为实验材料是因为它在有氧和无氧的条件下均能正常生存。酵母菌不论有氧还是无氧条件下均能产生CO2，为了防止空气中原有CO2的干扰，要将空气先通入盛有NaOH溶液的锥形瓶中，再通入酵母菌溶液中。课堂小结知识网络构建核心语句背诵1.有氧呼吸的反应式：C
17、6H12O66H2O6O26CO212H2O能量。2.有氧呼吸的三个阶段(1)细胞质基质：C6H12O6丙酮酸H能量(少量)。(2)线粒体基质：丙酮酸H2OCO2H能量(少量)。(3)线粒体内膜：HO2H2O能量(大量)。3.无氧呼吸的两种反应类型(1)C6H12O62C3H6O3(乳酸)能量(少量)。(2)C6H12O62C2H5OH(乙醇)2CO2能量(少量)。4.真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸的场所只有细胞质基质。5.酵母菌是单细胞真菌，代谢类型为兼性厌氧型。6.CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变为黄绿色。7.在酸性条件下，重铬酸钾溶液与酒精发生反应变成绿色。1有
18、氧呼吸全过程的物质变化可分为三个阶段：C6H12O6(葡萄糖)丙酮酸H；丙酮酸H2OCO2H；HO2H2O。下列与此相关的叙述正确的是()A第阶段反应极易进行，无需酶的催化B第阶段无ATP生成，第阶段形成较多的ATPC第阶段发生的场所不同D第阶段与无氧呼吸的第阶段不同C有氧呼吸的任何一个阶段都需要酶的催化，A错误；有氧呼吸的三个阶段都有ATP生成，第阶段较少，第阶段较多，B错误；有氧呼吸的第阶段发生在细胞质基质，第阶段发生在线粒体基质，C正确；有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段相同，都将葡萄糖分解为丙酮酸和H，释放少量能量，D错误。2细胞内葡萄糖分解代谢过程如图所示，下列叙述正确的是()A酵母菌细胞
19、质基质中可进行和过程B剧烈运动时骨骼肌细胞中进行和过程C乳酸菌细胞进行和过程中均产生HD过程是各类细胞分解葡萄糖共同途径D过程在线粒体中进行，A项错误；剧烈运动时有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，B项错误；乳酸菌细胞进行过程不产生H，C项错误；各类细胞的有氧呼吸和无氧呼吸共同进行过程，D项正确。3比较动物的有氧呼吸和无氧呼吸，下列叙述最恰当的是()A糖类是有氧呼吸的主要能源物质，但不是无氧呼吸的主要能源物质B有氧呼吸和无氧呼吸过程中都能产生HC有氧呼吸逐步释放能量，无氧呼吸瞬间释放能量D有氧呼吸和无氧呼吸的终产物中都有水B糖类是有氧呼吸和无氧呼吸的主要能源物质；无论是有氧呼吸还是无氧呼吸，能量都是逐
20、步释放的；生成乳酸的高等动物细胞的无氧呼吸终产物中没有水。4(多选)在一定条件下，某同学利用葡萄糖溶液培养酵母菌并探究酵母菌细胞呼吸的方式。在该实验中不会出现的现象是()A只有在无氧条件下酵母菌才能进行增殖并代谢产生CO2B酒精与重铬酸钾溶液在酸性条件下混合后，溶液出现绿色CCO2使溴麝香草酚蓝溶液由黄绿色变为蓝色D用葡萄糖溶液培养酵母菌时，培养液的温度发生变化AC酵母菌属于兼性厌氧生物，在有氧和无氧条件下，酵母菌都能进行增殖，A错误；酵母菌无氧呼吸产生的酒精在酸性条件下能与重铬酸钾溶液反应使其变成绿色，B正确；酵母菌细胞呼吸产生的CO2使溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变为黄绿色，C错误；用葡萄糖溶液
21、培养酵母菌时，酵母菌能进行有氧呼吸和无氧呼吸，都能释放出能量，使培养液的温度发生变化，D正确。5如图为细胞呼吸过程，其中a、b表示物质，表示主要步骤，请回答下列问题：(1)图中a、b表示的物质分别是_、_。(2)图中过程中都有CO2产生，其场所分别是_、_。(3)过程除产生能量外，还产生_；在过程中释放能量最多的是_。(4)和过程一般不会同时发生在同一生物体内，其原因是_。解析图中a和b分别表示丙酮酸、乳酸。过程分别发生在细胞质基质和线粒体中。在过程中除产生能量外，还可以产生H。在过程中，有氧呼吸的第三阶段释放的能量最多。不同生物体细胞中，由于酶的种类不同，无氧呼吸的产物不同。答案(1)丙酮酸乳酸(2)细胞质基质线粒体(3)H(4)不同生物体内酶的种类不同